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第3章凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的組成與類型從動件運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓的設(shè)計凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機構(gòu)的計算機輔助設(shè)計3.1凸輪機構(gòu)的組成與類型

3.1.1凸輪機構(gòu)的組成1─凸輪2─從動件3─機架高副機構(gòu)3.1.2凸輪機構(gòu)的類型

1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪:最基本的形式,結(jié)構(gòu)簡單,應(yīng)用最為廣泛移動凸輪:凸輪相對機架做直線運動圓柱凸輪:空間凸輪機構(gòu)盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪

滾子從動件

平底從動件凸輪與從動件之間為滾動摩擦,因此摩擦磨損較小,可用于傳遞較大的動力。從動件與凸輪之間易形成油膜,潤滑狀況好,受力平穩(wěn),傳動效率高,常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。3.按從動件的運動形式分類移動從動件擺動從動件移動從動件:從動件作往復(fù)移動,其運動軌跡為一段直線;擺動從動件:從動件作往復(fù)擺動,其運動軌跡為一段圓弧。4.按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類(1)力鎖合─彈簧力、從動件重力或其它外力(2)型鎖合─利用高副元素本身的幾何形狀等寬凸輪機構(gòu)凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。缺點:從動件的運動規(guī)律的選擇受到一定的限制,當(dāng)180o范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運動規(guī)律確定后,其余180o內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則等徑凸輪機構(gòu)

兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺點:從動件運動規(guī)律的選擇受到一定的限制主回凸輪機構(gòu)(共軛凸輪機構(gòu))優(yōu)點:克服了等寬、等徑凸輪的缺點缺點:結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造精度要求高一個凸輪推動從動件完成正行程運動,另一個凸輪推動從動件完成反行程的運動3.1.3凸輪機構(gòu)的應(yīng)用例1:實現(xiàn)變速操縱例2:實現(xiàn)自動進(jìn)刀、退刀例3:控制閥門的啟閉3.2從動件運動規(guī)律設(shè)計

3.2.1凸輪機構(gòu)的工作情況回程運動角近休止角從動件運動規(guī)律(從動件位移線圖)

基圓─以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓升程─從動件上升的最大距離h推程運動角Φ0遠(yuǎn)休止角Φs3.2.2從動件常用運動規(guī)律1.等速運動特點:速度有突變,加速度理論上由零至無窮大,從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力,機構(gòu)受到強烈沖擊——剛性沖擊適應(yīng)場合:低速輕載3.簡諧運動(余弦加速度運動)當(dāng)質(zhì)點在圓周上作勻速運動時,它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運動規(guī)律—簡諧運動特點:有柔性沖擊適用場合:中速輕載(當(dāng)從動件作連續(xù)運動時,可用于高速)4.擺線運動(簡介)

半徑R=h/2π的滾圓沿縱座標(biāo)作純滾動,圓上最初位于座標(biāo)原點的點其位移隨時間變化的規(guī)律—擺線運動特點:無剛性、柔性沖擊適用場合:適于高速5.3-4-5多項式運動(簡介)特點:無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合:高速、中載2.從動件運動規(guī)律的選擇原則考慮因素:對運動規(guī)律的要求凸輪的轉(zhuǎn)速(動力特性和便于加工)3.2.4從動件運動規(guī)律的組合1.滿足工作對運動規(guī)律的特殊要求;2.為避免剛性沖擊,位移曲線和速度曲線必須連續(xù);而為避免柔性沖擊,加速度曲線也必須連續(xù)。3.盡量減小速度和加速度的最大值。3.3凸輪輪廓的設(shè)計3.3.1基本原理(反轉(zhuǎn)法)反轉(zhuǎn)后,從動件尖端的運動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。(2)滾子從動件滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線—理論廓線。Rb指的是理論廓線的基圓。作內(nèi)包絡(luò)線,得到凸輪的實際廓線;若同時作外包絡(luò)線,可形成槽凸輪廓線。(3)平底從動件取平底從動件表面上的點B0作為假想的尖端從動件的尖端。

為了保證在所有位置從動件平底都能與凸輪輪廓曲線相切,凸輪廓線必須是外凸的。2.擺動從動件盤形凸輪3.3.3解析法(略)

3.4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定

3.4.1移動滾子從動件盤形凸輪

(1)壓力角與許用值(2)凸輪基圓半徑的確定基圓半徑越大,壓力角越小,但結(jié)構(gòu)尺寸較大(3)從動件偏置方向的選擇凸輪逆時針回轉(zhuǎn),從動件右偏置凸輪順時針回轉(zhuǎn),從動件左偏置(4)凸輪輪廓形狀與滾子半徑的關(guān)系外凸凸輪廓線實際廓線出現(xiàn)尖點實際廓線出現(xiàn)交叉,從動件不能準(zhǔn)確地實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律—運動失真內(nèi)凹凸輪廓線

無論滾子半徑多大,總能由理論輪廓求出實際輪廓。運動失真原因:避免方法:滾子半徑的選擇考慮結(jié)構(gòu)、強度與運動規(guī)律等因素3.4.2移動平底從動件盤形凸輪

凸輪出現(xiàn)過度切割的現(xiàn)象,從動件無法完全實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律。原因???減小升程h增大基圓rb增大偏心e運動失真基圓半徑的確定避免運動失真基

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